JP2013155704A

JP2013155704A - 燃料供給ポンプ

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Publication number: JP2013155704A
Application number: JP2012018214A
Authority: JP
Inventors: Naoto Oki; 直人沖
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2013-08-15
Anticipated expiration: 2032-01-31
Also published as: JP5459330B2; US9512811B2; DE102013100845A1; CN103225576B; US20130192563A1; CN103225576A; DE102013100845B4

Abstract

【課題】燃料供給ポンプにおいて、低圧ポンプからの吐出量に影響を与えることなく、ブッシュを冷却することにある。
【解決手段】燃料供給ポンプ１は、低圧ポンプ３から吐出された燃料を、ブッシュ１４の外周側を通過させてブッシュ１４を冷却するための媒体とする冷却流路３０を有する。これによれば、低圧ポンプ３から吐出された燃料を、クリアランス（ブッシュ１４の内周側）ではなく、ブッシュ１４の外周側を通過させることでブッシュ１４を冷却する構造となっているため、低圧ポンプ３から吐出された燃料がクリアランスを介してリークすることはない。従って、低圧ポンプ３からの吐出量に影響を与えることなく、ブッシュ１４を冷却することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の燃料供給ポンプに関する。

従来の燃料供給ポンプとして、燃料タンクから燃料を汲み上げる低圧ポンプと、この低圧ポンプからの燃料が供給される加圧室を有し、加圧室の燃料を加圧する高圧ポンプとを備えるものがある。
高圧ポンプは、内燃機関によって回転するカムシャフトと、カムシャフトの中心軸に対して偏心して設けられてカムシャフトと一体に回転するカムとを有する。そして、カムによって駆動されるプランジャによって加圧室内の燃料を加圧する。

ところで、図１１に示すように、カムシャフト１０１は、ハウジング１０２に固定されたブッシュ１０３によって軸受けされている。このため、カムシャフト１０１とブッシュ１０３との間の放熱が不十分な場合に、カムシャフト１０１とブッシュ１０３との摺動面が焼きつく虞がある。特に、図１１に示すように、ブッシュ１０３の軸方向中央部は放熱しにくい箇所となっている。

そこで、特許文献１では、低圧ポンプから吐出する燃料の一部をフィード圧によって強制的にカムシャフト１０１とブッシュ１０３との間のクリアランス１０４に流すことによって、ブッシュ１０３を冷却する技術が開示されている。

特開２００４−２７０６４７号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、クリアランス１０４を通った燃料はカム室１０５に至り、燃料タンクへ戻されてしまう。このため、低圧ポンプから吐出されて加圧室へ供給されるはずの燃料の一部を失うことになり、低圧ポンプからの吐出量が減り、燃料供給ポンプの始動性が悪化する虞がある。
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、低圧ポンプからの吐出量に影響を与えることなく、ブッシュを冷却することにある。

本発明の燃料供給ポンプは、燃料タンクから燃料を汲み上げる低圧ポンプと、この低圧ポンプからの燃料が供給される加圧室を有し、加圧室の燃料を加圧する高圧ポンプとを備える。また、高圧ポンプは、カムシャフトと、カムシャフトの中心軸に対して偏心して設けられてカムシャフトと一体に回転するカムと、カムによって駆動されて加圧室内の燃料を加圧するプランジャと、カムシャフトを収容するハウジングと、ハウジングに固定されてカムシャフトを軸受けするブッシュとを具備する。
そして、ハウジングは、低圧ポンプから吐出された燃料を、ブッシュの外周側を通過させてブッシュを冷却するための媒体とする冷却流路を有する。

これによれば、低圧ポンプから吐出された燃料を、ブッシュとカムシャフトとの間のクリアランスではなく、ブッシュの外周側を通過させることでブッシュを冷却する構造となっているため、低圧ポンプから吐出された燃料がブッシュとカムシャフトとの間のクリアランスを介してリークすることはない。従って、低圧ポンプからの吐出量に影響を与えることなく、ブッシュを冷却することができる。

なお、冷却流路の一態様として、例えば、カムを収容するカム室と低圧ポンプからカム室へカムの潤滑用に燃料を供給する第１流路の一部を冷却流路とする。すなわち、第１流路の一部をブッシュの外周側を通過するように配することでブッシュを冷却する。
これによれば、既存の流路である第１流路を冷却流路として兼ねており、低圧ポンプからの吐出量に影響を与えることなく、ブッシュを冷却することができる。

燃料供給ポンプの断面図である（実施例１）。燃料供給ポンプを示す説明図である（実施例１）。（ａ）はカムシャフト軸受け部の径方向断面図であり、（ｂ）はカムシャフト軸受け部の軸方向断面図である（実施例１）。（ａ）はカムシャフト軸受け部の径方向断面図であり、（ｂ）、（ｃ）はカムシャフト軸受け部の軸方向断面図である（実施例１）。（ａ）はカムシャフト軸受け部の径方向断面図であり、（ｂ）はカムシャフト軸受け部の軸方向断面図である（実施例２）。（ａ）はカムシャフト軸受け部の径方向断面図であり、（ｂ）はカムシャフト軸受け部の軸方向断面図である（実施例３）。（ａ）はカムシャフト軸受け部の径方向断面図であり、（ｂ）はカムシャフト軸受け部の軸方向断面図である（実施例４）。（ａ）は実施例５の燃料供給ポンプを示す説明図であり（ｂ）は実施例６の燃料供給ポンプを示す説明図である。（ａ）は実施例７の燃料供給ポンプを示す説明図であり（ｂ）は実施例８の燃料供給ポンプを示す説明図である。燃料供給ポンプを示す説明図である（実施例９）。カムシャフトの軸受け構造を示す説明図である（従来例）。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例１〕
〔実施例１の構成〕
実施例１の燃料供給ポンプ１の構成を、図１〜４を用いて説明する。
燃料供給ポンプ１は、例えば、ディーゼル機関用の蓄圧式燃料噴射システムに用いられ、燃料を加圧してコモンレール（図示せず）に供給するものである。そして、コモンレール内に蓄圧された燃料はインジェクタによりエンジンの燃焼室に噴射される。

まず、図１、２を用いて、燃料ポンプの全体構成について説明する。
燃料供給ポンプ１は、燃料タンク２から燃料を吸い上げる低圧ポンプ３、低圧ポンプ３により吸い上げられた燃料を加圧して圧送する高圧ポンプ４及び、ハウジング５等により構成される。

低圧ポンプ３は、例えば、周知のトロコイドポンプによって構成され、燃料タンク２より汲み上げた燃料を所定の圧力まで加圧して吐出する。

高圧ポンプ４は、内燃機関によって回転するカムシャフト８と、カムシャフト８の中心軸に対して偏心して設けられてカムシャフト８の回転運動を往復運動に変換するカム９と、この往復運動が伝達されるプランジャ１０とを備える。

ハウジング５は、カムシャフト８および低圧ポンプ３を収容するハウジング本体１２と
、プランジャ１０を往復動可能に収容するシリンダボディ１３とを有する。

ハウジング本体１２は、カムシャフト８が挿通されるシャフト挿通孔１２ａと、カム９を収容するカム室１２ｂとが形成されている。
そして、カムシャフト８は、シャフト挿通孔１２ａに固定されたブッシュ１４によって軸受けされている。
本実施例のブッシュ１４は銅材料によって形成されており、ブッシュ１４内にカムシャフト８が挿入され、カムシャフト８は回転自在に軸受けされる。

シリンダボディ１３は、図示上下方向に形成されたシリンダ孔１３ａと、シリンダ孔１３ａに連通する燃料吐出孔１３ｂとを有する。
シリンダ孔１３ａにはプランジャ１０が収容されており、シリンダ孔１３ａの一端部には、燃料が供給されて、プランジャ１０の往復動によって内部の燃料が圧縮される加圧室１３ｃが形成されている。

低圧ポンプ３から吐出される燃料は、調量弁１５によって調節されて加圧室１３ｃへと供給され、加圧室１３ｃでプランジャ１０によって加圧されて、燃料吐出孔１３ｂを経てコモンレールへ圧送される。なお、低圧ポンプ３の下流には、調量弁１５上流での燃料の圧力を調節する調圧弁１６が配されている。

図２に示すように、燃料タンク２からコモンレールへ燃料を圧送する経路となる流路、及び、低圧燃料を燃料タンク２に戻す経路となる流路等を備えている。

すなわち、燃料タンク２と低圧ポンプ３の上流とを接続する燃料吸入流路２０、カム室１２ｂと低圧ポンプ３の下流を接続する第１流路２１、低圧ポンプ３の下流と調量弁１５の上流とを接続する第２流路２２、調量弁１５の下流と加圧室１３ｃの上流を接続する第３流路２３、調圧弁１６の上流と低圧ポンプ３の下流側とを接続する第４流路２４、及び調圧弁１６の下流と低圧ポンプ３の上流側とを接続する第５流路２５等を備える。

なお、第１流路２１と第４流路２４とは、第２流路２２の途中から分岐する第６流路２６から分岐している。また、第５流路２５は低圧ポンプ３の上流で燃料吸入流路２０に接続している。
また、低圧ポンプ３からの低圧リーク燃料をカムシャフト８とブッシュ１４との間のクリアランスに供給する第７流路２７と、カム室１２ｂからの低圧リーク燃料を燃料タンク２に戻す第８流路２８を備える。

第１流路２１は、低圧ポンプ３からの余剰燃料をカム室１２ｂへカム９の潤滑用に供給するための流路である。
第２流路２２は、低圧ポンプ３から調量弁１５へ燃料を供給するための流路であり、第３流路２３は、調量弁１５から加圧室１３ｃへ燃料を供給するための流路である。

第４流路２４は、調圧弁１６の開弁時に燃料を低圧ポンプ３の上流へ戻すための流路の内の調圧弁１６より下流側をなす流路であり、第５流路は、調圧弁１６の開弁時に燃料を低圧ポンプ３の上流へ戻すための流路の内の調圧弁１６より上流側をなす流路である。

〔燃料供給ポンプ１の作動〕
燃料供給ポンプ１の作動を図２を用いて以下に詳述する。
低圧ポンプ３が駆動されることにより、燃料が燃料タンク２から燃料吸入流路２０へ導入されて低圧ポンプ３の吸入側に吸い込まれる。そして、低圧ポンプ３は吸入された燃料を所定の圧力に加圧して第２流路２２を経て調量弁１５に送り出す。
そして、調量弁１５によって調量された燃料は、第３流路２３を経て、加圧室１３ｃへ供給され、プランジャ１０の圧送行程によって、加圧室１３ｃの内部に供給された燃料が加圧される。

なお、低圧ポンプ３より吐出された燃料の余剰分は、第１流路２１を経てカム室１２ｂに供給され、そのカム室１２ｂから溢れ出た燃料は第８流路２８を通って燃料タンク２へ還流する。カム室１２ｂに供給された燃料は、カム９の摺動部の潤滑に用いられる。また、第２流路２２の燃料圧力が所定より高い場合には、調圧弁１６が開弁し、燃料が第５流路２５を経て燃料吸入流路２０へと戻される。

〔実施例１の特徴〕
燃料供給ポンプ１は、低圧ポンプ３から吐出された燃料を、ブッシュ１４の外周側を通過させてブッシュ１４を冷却するための媒体とする冷却流路３０を有する。
本実施例では、第１流路２１の一部を冷却流路３０としている。すなわち、第１流路２１の一部をブッシュ１４の外周側を通過するように配することでブッシュ１４を冷却する。

ブッシュ１４の外周に冷却流路３０を設ける方法について、図３を用いて説明する。
冷却流路３０は、ブッシュ１４の周方向において、少なくとも、カム９がプランジャ１０に突き当たる位置に径方向に対向する位置に設けられている。

図３（ｂ）の二点鎖線で示すように、カム９に対して上下２方向からプランジャ１０が当接する場合には、上側のプランジャ１０によってカムシャフト８が下方へ荷重を受け、下側のプランジャ１０によってカムシャフト８が上方へ荷重を受ける。このため、ブッシュ１４の下方及び上方が最もカムシャフト８から荷重を受ける位置となり、カムシャフト８とブッシュ１４との摺動によって加熱しやすい位置となる。
つまり、カム９がプランジャ１０に突き当たる位置、且つ径方向に対向する位置は、最もブッシュ１４が加熱しやすい位置であり、本実施例では、ブッシュ１４の周方向においてその周方向位置のみに冷却流路３０を設けている。

また、冷却流路３０は、燃料がブッシュ１４の外周面に接触するように設けられている。
本実施例では、ハウジング本体１２は、ブッシュ１４の軸方向中心付近の外周面に向かって開口する開口部１２ｅと、開口部１２ｅに燃料を流入させる流入路１２ｆと、開口部１２ｅから燃料を流出させる流出路１２ｇが形成されている。流入路１２ｆ、開口部１２ｅ、流出路１２ｇは、径方向断面において例えばＶ字状を呈するように形成されている。これにより、開口部１２を通過する燃料がブッシュ１４に直接接触してブッシュ１４を冷却する。

なお、図４（ａ）に示すように、ブッシュ１４の軸方向全体が燃料と接触するように冷却流路３０を設けてもよい。すなわち、ブッシュ１４の軸方向全体に亘って、ハウジング本体１２とブッシュ１４との間に冷却流路３０を設けてもよい。

また、プランジャ１０がカム９に１方向のみから突き当たる場合（図４（ｂ）参照）、プランジャ１０がカム９に３方向から突き当たる場合（図４（ｃ）参照）についても、２方向から突き当たる場合と同様に、ブッシュ１４の周方向において、少なくとも、カム９がプランジャ１０に突き当たる位置、且つ径方向に対向する位置に冷却流路３０が設けられている。

〔実施例１の効果〕
本実施例では、第１流路２１の一部をブッシュ１４の外周側を通過するように配することでブッシュ１４を冷却している。すなわち、既存の流路である第１流路２１を冷却流路３０として兼ねている。これによれば、低圧ポンプ３から吐出された燃料を、クリアランス（ブッシュ１４の内周側）ではなく、ブッシュ１４の外周側を通過させることでブッシュ１４を冷却する構造となっているため、低圧ポンプ３から吐出された燃料がクリアランスを介してリークすることはない。従って、低圧ポンプ３からの吐出量に影響を与えることなく、ブッシュ１４を冷却することができる。

〔実施例２〕
実施例２を実施例１とは異なる点を中心に図５を用いて説明する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、冷却流路３０が、ブッシュ１４の全周を囲うように設けられている。
すなわち、シャフト挿通孔１２ａの内周面に全周に亘る溝が形成されており、この溝が冷却流路３０となっている。
なお、本実施例では、溝はブッシュ１４の軸方中心付近に対向するように形成されている。

〔実施例３〕
実施例３を実施例１とは異なる点を中心に図６を用いて説明する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、冷却流路３０は、ブッシュ１４の外周面から外周側に離れた位置に設けられている。
すなわち、ハウジング本体１２は、シャフト挿通孔１２ａの内周面よりも外周側のブッシュ１４に近接する位置に流路を有しており、この流路が冷却流路３０となっており、冷却流路３０を通過する燃料はブッシュ１４の外周面には接触しない。
なお、本実施例では、冷却流路３０がブッシュ１４の軸方向全体に亘って設けられている。

〔実施例４〕
実施例４を実施例１とは異なる点を中心に図７を用いて説明する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、冷却流路３０は、ブッシュ１４の外周面から外周側に離れた位置で、ブッシュ１４の全周を囲うように設けられている。
すなわち、ブッシュ１４の外周側のハウジング本体１２内にリング状の流路が形成されており、このリング状の流路が冷却流路３０となっている。
なお、本実施例では、冷却流路３０がブッシュ１４の軸方向全体に亘って設けられている。

〔実施例５〕
実施例５を実施例１とは異なる点を中心に図８（ａ）を用いて説明する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、第２流路２２の一部をブッシュ１４の外周側を通過するように配することでブッシュ１４を冷却している。すなわち、既存の流路である第２流路２２を冷却流路３０として兼ねている。これにより、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

〔実施例６〕
実施例６を実施例１とは異なる点を中心に図８（ｂ）を用いて説明する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、第３流路２３の一部をブッシュ１４の外周側を通過するように配することでブッシュ１４を冷却している。すなわち、既存の流路である第３流路２３を冷却流路３０として兼ねている。これにより、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

〔実施例７〕
実施例７を実施例１とは異なる点を中心に図９（ａ）を用いて説明する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、第４流路２４の一部をブッシュ１４の外周側を通過するように配することでブッシュ１４を冷却している。すなわち、既存の流路である第４流路２４を冷却流路３０として兼ねている。これにより、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

〔実施例８〕
実施例８を実施例１とは異なる点を中心に図９（ｂ）を用いて説明する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、第５流路２５の一部をブッシュ１４の外周側を通過するように配することでブッシュ１４を冷却している。すなわち、既存の流路である第５流路２５を冷却流路３０として兼ねている。これにより、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

〔実施例９〕
実施例９を実施例１とは異なる点を中心に図１０を用いて説明する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、燃料吸入流路２０の一部をブッシュ１４の外周側を通過するように配することでブッシュ１４を冷却している。すなわち、既存の流路である燃料吸入流路２０を冷却流路３０として兼ねている。これにより、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
加えて、燃料吸入流路２０を通過する燃料の温度は、低圧ポンプ３から吐出される燃料の温度よりも低いため、実施例１よりも大きい冷却効果が得られる。

１燃料供給ポンプ
２燃料タンク
３低圧ポンプ
４高圧ポンプ
５ハウジング
８カムシャフト
９カム
１０プランジャ
１２ハウジング本体
１２ｂカム室
１３ｃ加圧室
１４ブッシュ
３０冷却流路

Claims

燃料タンク（２）から燃料を汲み上げる低圧ポンプ（３）と、
この低圧ポンプ（３）からの燃料が供給される加圧室（１３ｃ）を有し、前記加圧室（１３ｃ）の燃料を加圧する高圧ポンプ（４）とを備え、
前記高圧ポンプ（４）は、カムシャフト（８）と、前記カムシャフト（８）の中心軸に対して偏心して設けられて前記カムシャフト（８）と一体に回転するカム（９）と、前記カム（９）によって駆動されて前記加圧室（１３ｃ）内の燃料を加圧するプランジャ（１０）と、前記カムシャフト（８）を収容するハウジング（５、１２）と、前記ハウジング（５、１２）に固定されて前記カムシャフト（８）を軸受けするブッシュ（１４）とを具備する燃料供給ポンプ（１）において、
前記ハウジング（５、１２）は、前記低圧ポンプ（３）から吐出された燃料を、前記ブッシュ（１４）の外周側を通過させて前記ブッシュ（１４）を冷却するための媒体とする冷却流路（３０）を有することを特徴とする燃料供給ポンプ。
請求項１に記載の燃料供給ポンプにおいて、
前記カム（９）を収容するカム室（１２ｂ）と、前記低圧ポンプ（３）から前記カム室（１２ｂ）へ前記カム（９）の潤滑用に燃料を供給する第１流路（２１）とを備え、
前記第１流路（２１）の一部が前記冷却流路（３０）であることを特徴とする燃料供給ポンプ。
請求項１に記載の燃料供給ポンプにおいて、
前記低圧ポンプ（３）から前記加圧室（１３ｃ）へ供給される燃料の流量を調節する調量弁（１５）と、
前記低圧ポンプ（３）から前記調量弁（１５）へ燃料を供給する第２流路（２２）と、前記調量弁（１５）から前記加圧室（１３ｃ）へ燃料を供給する第３流路（２３）とを備え、
前記第２流路（２２）の一部が前記冷却流路（３０）であることを特徴とする燃料供給ポンプ。
請求項１に記載の燃料供給ポンプにおいて、
前記低圧ポンプ（３）から前記加圧室（１３ｃ）へ供給される燃料の流量を調節する調量弁（１５）と、
前記低圧ポンプ（３）から前記調量弁（１５）へ燃料を供給する第２流路（２２）と、前記調量弁（１５）から前記加圧室（１３ｃ）へ燃料を供給する第３流路（２３）とを備え、
前記第３流路（２３）の一部が前記冷却流路（３０）であることを特徴とする燃料供給ポンプ。
請求項１に記載の燃料供給ポンプにおいて、
前記低圧ポンプ（３）から前記加圧室（１３ｃ）へ供給される燃料の流量を調節する調量弁（１５）と、
前記調量弁（１５）へ供給される燃料を調圧する調圧弁（１６）と、
前記調圧弁（１６）の上流と前記低圧ポンプ（３）の下流側とを接続する第４流路（２４）と、前記調圧弁（１６）の下流と前記低圧ポンプ（３）の上流側とを接続する第５流路（２５）とを備え、
前記第４流路（２４）の一部が前記冷却流路（３０）であることを特徴とする燃料供給ポンプ。
請求項１に記載の燃料供給ポンプにおいて、
前記低圧ポンプ（３）から前記加圧室（１３ｃ）へ供給される燃料の流量を調節する調量弁（１５）と、
前記調量弁（１５）へ供給される燃料を調圧する調圧弁（１６）と、
前記調圧弁（１６）の上流と前記低圧ポンプ（３）の下流側とを接続する第４流路（２４）と、前記調圧弁（１６）の下流と前記低圧ポンプ（３）の上流側とを接続する第５流路（２５）とを備え、
前記第５流路（２５）の一部が前記冷却流路（３０）であることを特徴とする燃料供給ポンプ。
燃料タンク（２）から燃料を汲み上げる低圧ポンプ（３）と、
この低圧ポンプ（３）からの燃料が供給される加圧室（１３ｃ）を有し、前記加圧室（１３ｃ）の燃料を加圧する高圧ポンプ（４）とを備え、
前記高圧ポンプ（４）は、内燃機関によって回転するカムシャフト（８）と、前記カムシャフト（８）の中心軸に対して偏心して設けられて前記カムシャフト（８）と一体に回転するカム（９）と、前記カム（９）によって駆動されて前記加圧室（１３ｃ）内の燃料を加圧するプランジャ（１０）と、前記カムシャフト（８）を収容するハウジング（５、１２）と、前記ハウジング（５、１２）に固定されて前記カムシャフト（８）を軸受けするブッシュ（１４）とを具備する燃料供給ポンプ（１）において、
前記燃料タンク（２）と前記低圧ポンプ（３）の上流とを接続する燃料吸入流路（２０）の一部が冷却流路（３０）を兼ねることを特徴とする燃料供給ポンプ。
請求項１〜７のいずれか１つに記載の燃料供給ポンプにおいて、
前記冷却流路（３０）は、前記ブッシュ（１４）の周方向において、少なくとも、前記カム（９）が前記プランジャ（１０）に突き当たる位置、且つ径方向に対向する位置に設けられていることを特徴とする燃料供給ポンプ。
請求項１〜８のいずれか１つに記載の燃料供給ポンプにおいて、
前記冷却流路（３０）は、前記ブッシュ（１４）の全周を囲うように設けられていることを特徴とする燃料供給ポンプ。
請求項１〜９のいずれか１つに記載の燃料供給ポンプにおいて、
前記冷却流路（３０）は、燃料が前記ブッシュ（１４）の外周面に接触するように設けられていることを特徴とする燃料供給ポンプ。
請求項１〜９のいずれか１つに記載の燃料供給において、
前記冷却流路（３０）は、前記ブッシュ（１４）の外周面から外周側に離れた位置に設けられていることを特徴とする燃料供給ポンプ。